Лекция 2. Каналы связи Телефонные каналы. Каналы

Лекция 2. Каналы связи
Телефонные каналы.
Каналы, предназначенные для передачи телефонной информации на большие
расстояния, обладают рядом специфических особенностей. Последние обусловлены тем, что
при организации телефонной связи необходимо соединять четырехпроводные междугородные
каналы с двухпроводными городскими цепями и двухпроводными абонентскими
аппаратами. Указанные соединения обычно осуществляются с помощью развязывающих
дифференциальных систем (см. ниже). Наличие не полностью сбалансированных
дифференциальных систем в телефонных каналах многоканальной аппаратуры является
причиной появления специфических амплитудно-частотных искажений — искажений от
обратной связи, а в некоторых случаях самопроизвольных колебаний (генерации) или
мешающего влияния электрического эха у говорящего и слушающего абонентов.
Рассмотренные особенности телефонных каналов отрицательно сказываются при
большой протяженности связи.
В настоящее время телефонные каналы организуются, главным образом, с
использованием стандартных каналов тональной частоты в спектре частот 0,3-3,4 кгц. Для
зоновой (внутрирайонной, внутриобластной) связи могут использоваться также нестандартные каналы.
К нестандартным каналам относятся телефонные каналы тональной частоты, по
которым речевые сигналы передаются без преобразования, а также телефонные каналы
нетиповой аппаратуры многоканальной связи с небольшим числом каналов.
3.2 Образование телефонных каналов
Нестандартные телефонные каналы тональной частоты (тч), по которым
передача осуществляется без преобразования сигналов, являются вспомогательными и
предназначаются для:
— пригородной и внутрирайонной телефонной связи;
— служебной связи, которая должна обеспечивать бесперебойное действие основной
магистрали, оборудованной многоканальной аппаратурой;
— присоединения абонентов промежуточных пунктов к крупным узлам связи.
По двухпроводным междугородным каналам телефонная связь в диапазоне
тональных частот может быть осуществлена с помощью специальных усилителей, которые
устанавливаются в промежуточных и в оконечных пунктах.
Рис. 4.3
По кабельным цепям телефонная связь в диапазоне тональ ных частот
осуществляется обычно по однополосной четырехпроводной системе так, как это показано
на блок-схеме рис. 4.3. В данном случае для организации связи необходимо наличие двух
кабельных цепей (обычно в одной кабельной четверке), а в каждом промежуточном
пункте — двух самостоятельных (симплексных) усилителей: Ус1 для усиления сигналов в
одном направлении и Ус2 — в другом направлении.
Высокочастотные телефонные каналы являются в настоящее время основными, так
как, обладая хорошими качественными показателями, они могут обеспечить практически
неограниченную дальность действия.
Для телефонных связей по коаксиальным и симметричным кабельным цепям наиболее
широко применяются однополосные четырехпроводные системы.
Рис. 4.4
Однополосной четырехпроводной называется такая система связи, в которой для
передачи телефонных сигналов в одной и той же полосе частот используются две
двухпроводные цепи для передачи в двух разных направлениях.
Рис. 4.5
Блок-схема, поясняющая принцип однополосной четырехпроводной системы связи
по высокой частоте, приведена на рис. 4.4. Как видно из схемы, в каждом оконечном пункте
располагается одинаковое высокочастотное оборудование, необходимое для создания N
высокочастотных связей. В каждом промежуточном пункте устанавливаются два
самостоятельных усилителя (Ус1 и Ус2) одностороннего действия.
Для высокочастотной связи по двухпроводным цепям применяется двухполосная
двухпроводная система (рис. 4.5). В этом случае в оконечных пунктах устанавливается
оборудование для создания N связей, причем передаются в линию токи одной полосы
частот, а принимаются токи другой полосы частот. В каждом промежуточном пункте
включаются усилительные устройства, состоящие из двух групп фильтров (ФА и Ф в) и
двух усилительных элементов УЭ\ и УЭ2 для усиления токов двух направлений передачи с
разными полосами частот. *
Сравнивая блок-схемы рис. 4.4 и 4.5, легко заметить, что в электрическом отношении
однополосная четырехпроводная и двухполосная двухпроводная системы связи являются
эквивалентными: для осуществления каждой связи необходимо иметь два самостоятельных
тракта (две кабельные пары или две различные частотные полосы).
3.3. Каналы двухстороннего действия
При осуществлении связи между двумя пунктами часто возникает
необходимость передачи сигналов в обоих направлениях, т. е. необходимость
создания двухсторонних каналов. Прежде всего такие каналы используются при
телефонной связи, так как абонент должен иметь возможность перебить собеседника,
например, для того, чтобы переопросить его, подать реплику. Каналы двухстороннего
действия обеспечивают возможность непрерывного общения двух абонентов между
собой. Следовательно, канал ТЧ, по которому передается телефонный сигнал, должен
быть двухсторонним. Такой канал может 'быть организован как сочетание двух
встречных каналов одностороннего действия (рис. 3.1).
Рис. 3.1
Поскольку передача сигналов в разных направлениях производится по двум
разным каналам, то организованный таким способом канал ТЧ является
четырехпроводным. В связи с этим используется термин «четырехпроводное
окончание» канала ТЧ.
При подключении к каналу ТЧ местной цепи, являющейся двухпроводной,
необходимо использовать развязывающие устройства (РУ). Такое окончание канала
ТЧ (рис. 3.2) принято называть двухпроводным окончанием канала ТЧ. Из рис. 3.2
видно, что для того чтобы разные направления передачи были вдаимонезавнсимы,
нужно, чтобы затухание РУ в направлении 3—4 (4—3) было бесконечно большим.
Для обеспечения нормальной работы канала ТЧ необходимо нормировать
величины мощностей и напряжений или соответствующих им уровней в различных
точках этого канала. Все нормированные величины удобно относить к условной точке
номинального нулевого относительного уровня. За эту точку принимают
двухпроводный вход канала ТЧ. Таким образом, нормированная величина
относительного уровня передачи на двухпроводном входе канала ТЧ равна 0 дБ. На
входе четырехпроводного окончания канала ТЧ нормированное значение уровня
передачи равно —!3 дБмО, а на выходе 4 дБмО. Частота измерительного сигнала
принимается равной 800 Гц.
Уровень передачи на двухпроводном выходе канала ТЧ определяется его
остаточным затуханием. Остаточным затуханием канала называется его рабочее
затухание, определяемое как разность между суммой всех затуханий и суммой всех
усилений в канале на заданной частоте, т. е.
.
Имея в виду равенство входного и выходного сопротивлений канала, остаточное
затухание можно определить как разность уровней передачи на входе и выходе
канала, т. е.
. Так как
=0, то
= — а о с т . Как будет показано,
остаточное затухание канала ТЧ при двухпроводном его окончании должно 'быть
больше нуля, что определяется условиями устойчивости канала, допустимыми
искажениями от обратной связи и минимальным мешающим действием токов
электрического эха. С учетом изложенного номинальная величина остаточного
затухания на частоте 800 Гц в канале ТЧ с двухпроводным окончанием должна быть
равна 7 дБ. Эту величину остаточного затухания обеспечивают удлинители Удл,
включенные на входе л выходе канала ТЧ двухстороннего действия (рис. 3.2),
затухание которых
/2 = 3,5 дБ. Кроме того, эти удлинители, называемые
транзитными, облегчают условия балансировки дифференциальной системы и
позволяют при осуществлении транзитного соединения нескольких каналов ТЧ
сохранить остаточное затухание равным номинальной величине.
Рис. 3. 2
3.4. Дифференциальная система
В качестве развязывающего устройства в канале ТЧ с двухпроводным
окончанием (см. рис. 3.2) используются дифференциальные системы.
Дифференциальная система должна включаться в канал согласованно и
обеспечивать большое затухание между отдельными усилительными направлениями
и малое затухание от двухпроводного окончания канала ТЧ к любому из
усилительных направлений. Поэтому при рассмотрении свойств дифференциальной
системы будем интересоваться входными сопротивлениями со стороны всех ее
зажимов и затуханиями в различных направлениях передачи.
Дифференциальные
системы
выполняются
с
помощью
либо
дифференциального трансформатора, либо резисторов в виде мостовой схемы. В
многоканальных системах передачи широко используются дифференциальные
системы на трансформаторах (рис. 3 3) Зажимы 3—3 и 4—4 дифференциальной
системы, к которым подключаются два встречных односторонних канала, являются
диагоналями моста. В одно из плеч моста (зажимы 1—1) подключается
двухпроводная местная цепь. К другому плечу (зажимы 2 — 2) — балансный
контур, сопротивление которого
по дбирается таким образом, чтобы мост был
уравновешен. В этом случае
сигнал с выхода одного одностороннего канала на вход другого поступать не будет,
т. е. встречные направления передачи будут взаимно независимыми.
Рис. 3. 3
Рис. 3. 4
Определим сопротивление Z2, при котором дифференциальная система будет
уравновешена. Для этого подключим источник энергии с внутренним
сопротивлением Z4 к зажимам 4—4 дифференциальной системы (рис. 3.4). Для
упрощения рассуждений будем считать, что активное сопротивление обмоток
трансформатора равно нулю, индуктивность его обмоток очень велика, рассеяние
отсутствует. Так как дифференциальная система построена по принципу моста, то
она будет уравновешена, если передача энергии между зажимами 3—3 и 4—4 'будет
отсутствовать. Для этого необходимо, чтобы
. Отсюда
. В
уравновешенной дифференциальной системе
. Поэтому сопротивление
балансного контура, при котором дифференциальная система будет уравновешена,
Коэффициент трансформации m называют коэффициентом неравноплечести.
Если =1, то дифференциальную систему называют равноплечей, при
≠ 1 неравноплечей.
На практике условие равновесия дифференциальной системы ложно
выполнить лишь приближенно, так как структура и параметры местное сети
меняются от соединения к соединению. В этом случае балансное сопротивление
, т. е. уравновесить дифференциальную систему не удается. В силу
этого затухание дифференциальной системы в направлении от зажимов 4—4 к 3—3
и обратно становится конечным.
Литература :
Осн. 1. [ 8-21 ]
Доп. 1. [ 102-104 ]
Контрольные вопросы:
1. Назовите основные характеристики сигналов электросвязи.
2. Какие типы каналов организуются в СП?
3. Какие принципы разделения каналов используются в СП, их достоинства и
недостатки?
4. Объясните упрощенную структурную схему многоканальной СП с ЧРК.
5. Объясните упрощенную структурную схему многоканальной СП с ВРК.